數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置。數(shù)據(jù)中心的電力供應(yīng)把握著數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的命脈。數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急、備用電源的可靠性是至關(guān)重要的，必須嚴(yán)格滿足電力系統(tǒng)每周7x24H連續(xù)不間斷的運(yùn)行要求并能將非計(jì)劃外的停機(jī)損失降到最小。數(shù)據(jù)中心停機(jī)的成本可能會(huì)非常高，平均成本可達(dá)每分鐘5，000美元以上，而且其增加速度非?？?，甚至達(dá)到每小時(shí)30萬(wàn)美元！而且，這除了會(huì)對(duì)客戶的業(yè)務(wù)帶來(lái)負(fù)面影響之外，持續(xù)的停機(jī)時(shí)間也損害了服務(wù)提供商在數(shù)據(jù)中心服務(wù)領(lǐng)域的聲譽(yù)。

為了讓您的數(shù)據(jù)中心在電能質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)時(shí)進(jìn)行有效的預(yù)防措施避免誤跳閘并能在面臨停電時(shí)提高應(yīng)急、備用電源的可靠性和靈活性，一個(gè)日益流行的趨勢(shì)是安裝先進(jìn)的電力監(jiān)測(cè)及控制設(shè)備，充分利用各種計(jì)算設(shè)備的報(bào)告。ETAP在數(shù)據(jù)中心可用作電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及電能管理系統(tǒng)的綜合解決方案，可以使用ETAP進(jìn)行跟蹤、管理并提高電能使用效率以保證重大操作的最大可靠性。

二、ETAP綜合電力系統(tǒng)分析及實(shí)時(shí)監(jiān)控程序在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

目前，ETAP軟件離線分析解決方案有潮流、短路、保護(hù)設(shè)備配合等50多個(gè)非常全面的功能模塊。ETAP實(shí)時(shí)系統(tǒng)電力解決方案也是模塊化的，其中包含智能電力監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)仿真、能量管理及與高級(jí)自動(dòng)工具結(jié)合的系統(tǒng)優(yōu)化等。

圖2.1ETAP數(shù)據(jù)中心的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)仿真及決策解決方案

ETAP提供具有先進(jìn)界面的綜合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，非常直觀智能。其開放式架構(gòu)可以與儀表設(shè)備、數(shù)據(jù)采集及存檔系統(tǒng)無(wú)縫集成，并可使用實(shí)時(shí)及存檔數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)仿真系統(tǒng)對(duì)操作員操作的反應(yīng)來(lái)進(jìn)行操作員培訓(xùn)模擬。

  

圖2.2ETAP精簡(jiǎn)客戶端儀表盤可以形象化地分析運(yùn)行數(shù)據(jù)

ETAP能量跟蹤及統(tǒng)計(jì)功能可以提供基于地區(qū)的關(guān)鍵負(fù)荷、不間斷電源連接的負(fù)荷、配電板以及配電設(shè)備的能量損耗，同時(shí)可以基于用戶定義的成本函數(shù)跟蹤相關(guān)的能量成本。其中能量報(bào)告可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心整個(gè)系統(tǒng)的的性能標(biāo)準(zhǔn)如DCiE（數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)效率）及PUE（電源使用效率）。

圖2.3ETAP能量跟蹤及統(tǒng)計(jì)

ETAP嵌入式的單線圖建模是非常智能化的，并且具有開放的多維工程數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶可以生成、合并、自定義或者管理系統(tǒng)模型。ETAP可以分析整個(gè)交流與直流系統(tǒng)，通過(guò)工程向?qū)Э梢宰詣?dòng)進(jìn)行方案分析，一鍵完成多個(gè)方案的計(jì)算，仿真保護(hù)設(shè)備響應(yīng)。

表1  ETAP綜合解決方案在數(shù)據(jù)中心的功能應(yīng)用

圖3.1  ETAP軟件建立的系統(tǒng)單線圖

潮流計(jì)算

圖3.1.1  ETAP潮流計(jì)算報(bào)告

短路分析

ETAP短路分析嚴(yán)格遵循IEC60909和IEC61363標(biāo)準(zhǔn)，可以計(jì)算三相對(duì)稱短路、兩相（接地）短路、單相接地短路。根據(jù)確定的電網(wǎng)運(yùn)行方式，假定某條母線故障計(jì)算短路電流，可以根據(jù)報(bào)告進(jìn)行短路設(shè)備選型并校驗(yàn)。圖3.2.1是該項(xiàng)目母線6發(fā)生三相短路的短路計(jì)算報(bào)告，報(bào)告給出了故障母線總的短路電流及其它各條支路對(duì)它的反饋情況。

圖3.2.1  ETAP短路分析報(bào)告

諧波計(jì)算

ETAP諧波分析遵從IEEE 519標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)中模擬諧波源，采用基于頻率的網(wǎng)絡(luò)阻抗模型分析系統(tǒng)中各點(diǎn)總的畸變度及各次諧波含量，給出諧波含量越限報(bào)警，并且繪出電壓電流的頻譜圖和波形圖給出詳細(xì)的諧波潮流報(bào)告。從這些圖形中能直觀地反映出諧波含量和波形畸變度。下列截圖為該項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的諧波計(jì)算結(jié)果報(bào)告。

圖3.3.1  ETAP諧波分析報(bào)告--總的母線電壓畸變度

圖3.3.2  ETAP諧波分析報(bào)告--總的支路電流畸變度

圖3.3.3  ETAP諧波分析報(bào)告—母線電壓各次諧波分量畸變度

圖3.3.4  ETAP諧波分析報(bào)告—支路電流各次諧波分量畸變度

圖3.3.5  ETAP諧波計(jì)算母線電壓頻譜圖     圖3.3.6ETAP諧波計(jì)算母線電壓波形圖

保護(hù)設(shè)備配合

ETAP繼電保護(hù)配合模塊可以繪出保護(hù)設(shè)備的時(shí)間電流配合（TCC）曲線，還可以進(jìn)行故障插入模擬保護(hù)設(shè)備在故障后的動(dòng)作，并給出設(shè)備的動(dòng)作順序列表，如圖3.4.1。用戶通過(guò)使用繼電保護(hù)配合模塊可以校核保護(hù)設(shè)備的配合，調(diào)整保護(hù)設(shè)備的配合方案使其更加合理有效。

圖3.4.1  ETAP保護(hù)設(shè)備支路TCC曲線及其設(shè)置

圖3.4.2為該支路元件的保護(hù)設(shè)備設(shè)置報(bào)告，可用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

圖3.4.2  ETAP保護(hù)設(shè)備設(shè)置報(bào)告

直流潮流

ETAP直流潮流計(jì)算根據(jù)確定的直流系統(tǒng)運(yùn)行方式，計(jì)算各母線電壓，各支路的電流、功率、電壓降和功率損耗，給出母線電壓報(bào)警、支路過(guò)載報(bào)警、開關(guān)過(guò)載報(bào)警等。3.5.1為該項(xiàng)目直流系統(tǒng)潮流報(bào)告部分截圖。

圖3.5.1  ETAP直流系統(tǒng)潮流計(jì)算

直流短路

ETAP直流短路計(jì)算遵從IEEE946標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)確定的直流系統(tǒng)運(yùn)行方式，計(jì)算系統(tǒng)中母線短路時(shí)的短路電流。圖3.6.1為直流母線3發(fā)生短路時(shí)總的故障電流及其它各支路對(duì)它的反饋情況。

圖3.6.1  ETAP直流系統(tǒng)短路計(jì)算

蓄電池容量估計(jì)與放電校驗(yàn)

ETAP蓄電池容量估計(jì)與放電校驗(yàn)遵從IEEE308 485 946標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)直流系統(tǒng)的負(fù)荷設(shè)備容量、工作周期計(jì)算需要的最小蓄電池容量，并根據(jù)確定的蓄電池容量和負(fù)荷工作周期模擬蓄電池在整個(gè)工作周期里的放電情況，給出詳細(xì)的計(jì)算報(bào)告和放電曲線。計(jì)算過(guò)程考慮了溫度、老化等影響蓄電池容量的因數(shù)。下圖給出了蓄電池4放電曲線及報(bào)告中蓄電池4容量估計(jì)及放電總結(jié)頁(yè)。

圖3.7.1  ETAP放出的蓄電池容量圖3.7.2  ETAP蓄電池電流   圖3.7.3  ETAP蓄電池電壓

結(jié)束語(yǔ)

隨著綠色數(shù)據(jù)中心概念的逐漸普及，市場(chǎng)對(duì)更高效節(jié)能數(shù)據(jù)中心的需求日益迫切。ETAP數(shù)據(jù)中心綜合解決方案不僅可以提供從綠色設(shè)計(jì)到具體設(shè)備選型、人員安全風(fēng)險(xiǎn)保證、防止非計(jì)劃停電、電能質(zhì)量分析及治理等方面的軟件工具，還能通過(guò)對(duì)電力的實(shí)時(shí)監(jiān)控最大程度保證供電可靠性、進(jìn)行能量管理實(shí)現(xiàn)節(jié)能并增加收益的目標(biāo)。